木星奇核之謎終于可以解釋了

木星其核心隱藏著繼續(xù)困擾科學(xué)家的秘密。

太陽(yáng)系中最大的行星擁有研究人員所說(shuō)的“稀核心”——一個(gè)沒(méi)有像曾經(jīng)預(yù)期的那樣具有尖銳邊界的中心區(qū)域。木星的核心不是被氣體層包圍的明顯巖石中心，而是逐漸融入其上方的富氫層，形成一個(gè)平滑的過(guò)渡區(qū)。

這種不尋常的結(jié)構(gòu)首先是由美國(guó)宇航局的朱諾號(hào)飛船發(fā)現(xiàn)的，該飛船自 2016 年以來(lái)一直繞木星運(yùn)行。這一發(fā)現(xiàn)讓天文學(xué)家感到驚訝，他們認(rèn)為巨行星會(huì)有更明確的核心。

相關(guān)：木星沒(méi)有表面。這是實(shí)際上如何實(shí)現(xiàn)的。

當(dāng)觀察顯示土星似乎具有類似的稀核心結(jié)構(gòu)。

對(duì)木星模糊核心的一種流行解釋涉及該行星歷史早期的一次災(zāi)難性碰撞?？茖W(xué)家們推測(cè)，一個(gè)巨大的物體，可能含有木星一半的核心物質(zhì)，以如此大的力量撞擊了這顆年輕的行星，以至于它徹底混合了中心區(qū)域。

這次碰撞將如此劇烈，以至于它擾亂了木星中心致密的巖石和冰，周圍有較輕的氫和氦。

杜倫大學(xué)的一組研究人員決定使用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)模擬來(lái)測(cè)試這一巨大的撞擊理論。他們與 NASA、SETI 和奧斯陸大學(xué)的科學(xué)家合作，使用 DiRAC COSMA 超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)大質(zhì)量物體與木星大小的行星碰撞時(shí)會(huì)發(fā)生什么進(jìn)行建模。

該團(tuán)隊(duì)使用尖端軟件運(yùn)行了多次模擬，測(cè)試了各種撞擊場(chǎng)景，包括極其劇烈的碰撞。他們采用了新方法來(lái)更好地模擬材料在此類災(zāi)難性事件中如何混合。

結(jié)果是明確且出乎意料的;沒(méi)有一個(gè)模擬產(chǎn)生像木星實(shí)際擁有的那樣穩(wěn)定的稀核心。相反，計(jì)算機(jī)模型表明，在巨大的撞擊之后，致密的巖石物質(zhì)會(huì)迅速沉降下來(lái)，在核心和外氫層之間形成一個(gè)尖銳的邊界，這與朱諾號(hào)觀察到的完全相反。

“我們?cè)谀M中看到，這種撞擊確實(shí)從根本上震動(dòng)了地球的核心，只是沒(méi)有以正確的方式解釋我們今天看到的木星內(nèi)部。”

該研究發(fā)表在英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)月刊，表明木星的稀薄核心是通過(guò)一個(gè)更漸進(jìn)的過(guò)程形成的。

這種不尋常的結(jié)構(gòu)不是由一次戲劇性的碰撞產(chǎn)生的，而是由于這顆正在生長(zhǎng)的行星在數(shù)十億年前形成過(guò)程中緩慢吸收重質(zhì)和輕質(zhì)物質(zhì)而形成的。這種漸進(jìn)形成理論得到了土星也有稀薄核心這一事實(shí)的支持。

奧斯陸大學(xué)的路易斯·特奧多羅博士指出，土星的相似結(jié)構(gòu)強(qiáng)化了這樣一種觀點(diǎn)，即稀釋的核心不是罕見(jiàn)的、極高能量撞擊的結(jié)果，而是在行星生長(zhǎng)和演化的漫長(zhǎng)過(guò)程中逐漸形成的。

這些發(fā)現(xiàn)具有超越太陽(yáng)系的影響。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了許多圍繞其他恒星運(yùn)行的木星和土星大小的行星。如果稀薄的核心是逐漸形成的，而不是通過(guò)罕見(jiàn)的災(zāi)難性事件形成的，這表明這些遙遠(yuǎn)世界中的大多數(shù)可能具有類似復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

研究表明，雖然巨型撞擊確實(shí)在行星形成中發(fā)揮了重要作用，但它們無(wú)法解釋我們觀察到的每一個(gè)特征。

隨著科學(xué)家們繼續(xù)研究我們的恒星鄰居和遠(yuǎn)處的數(shù)千顆行星，像木星核心這樣的謎團(tuán)提醒我們，宇宙仍然蘊(yùn)藏著許多驚喜。

本文最初發(fā)表于今日宇宙.閱讀原文.

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